Физики Google доказали, что в квантовых вычислениях можно полностью устранить ошибки

[душман]

Кубиты — квантовые биты удерживают квантовые состояния настолько короткое время, что проводить вычисления с их помощью крайне сложная задача. Любые шумы в системе разрушают состояния кубитов и ведут к ошибкам. Физики Google смогли доказать, что ошибок в квантовых вычислениях можно избежать практически полностью, если правильно организовать систему коррекции сбоев.

В издании Nature группа исследователей Google сообщила, что логический кубит может удерживать квантовое состояние без разрушений неопределённо долгое время, тогда как сегодня в той же криогенной установке Google Sycamore шум разрушает квантовое состояние кубита уже примерно через 15 мкс. Для организации абсолютно надёжного и пригодного для программируемых квантовых вычислений логического кубита необходимо «всего» около 1000 физических кубитов.

Нельзя сказать, что учёные Google открыли Америку. Методика по дублированию квантового состояния логического кубита в квантовых состояниях трёх физических кубитов давно используется и даёт свой результат — даже при возникновении ошибки в одном из трёх физических кубитов два других, скорее всего, покажут истинное состояние логического кубита. 

Шаг вперёд исследователей Google заключается в том, что они практически доказали, что время удержания квантового состояния логического кубита экспоненциально растёт с  увеличением числа физических кубитов на каждый логический кубит.

В поставленном эксперименте с 11 физическими кубитами на один логический кубит вероятность ошибки удержания квантового состояния по прошествии 50 мкс была снижена с 40 % до 0,2 %. В то же время Google пока не может похвастаться одновременной коррекцией обоих типов ошибок: со случайными переворотами битов и со случайными переворотами фазы. Подобное планируется устранять с помощью так называемых поверхностных кодов — двумерных матриц из логических и физических кубитов.  Поверхностные коды обещают существенно снизить потребность в физических кубитах для коррекции ошибок, а то заявленные 1000 штук на одно логическое значение совсем не обнадёживают.